Présentation de l’antigène et CMH

Introduction

Le processus de présentation des antigènes et les molécules du Complexe Majeur d'Histocompatibilité (CMH) jouent un rôle fondamental dans le système immunitaire, orchestrant l'immunité adaptative contre les agents pathogènes envahissants. Cette interaction complexe entre antigènes, molécules du CMH et lymphocytes T constitue la base de réponses immunitaires spécifiques, assurant une élimination efficace des entités étrangères tout en préservant l'auto-tolérance.

Présentation

Ce cours propose une analyse approfondie des mécanismes impliqués dans la présentation des antigènes et du rôle crucial des molécules du Complexe Majeur d'Histocompatibilité (CMH). Nous explorerons la structure et la fonction des protéines du CMH, le processus d'internalisation et de traitement des antigènes, ainsi que les interactions complexes entre les complexes du CMH et les lymphocytes T. Ce cours aborde également l'importance du polymorphisme du CMH, son impact sur les réponses immunitaires et ses implications plus larges pour la transplantation et les maladies auto-immunes.

Chapitre 1 : Complexe majeur d’histocompatibilité (CMH) et ses composants

1.1 Contexte historique et découverte

La découverte des protéines du CMH est issue d’observations réalisées lors de transplantations d’organes, où il est apparu clairement que la compatibilité entre donneur et receveur jouait un rôle crucial dans la survie du greffon. L’identification ultérieure des gènes codant ces protéines a marqué une étape importante dans notre compréhension du système immunitaire.

1.2 Structure et classification des molécules du CMH

Les molécules du CMH sont des protéines transmembranaires présentant une structure complexe composée d’une chaîne lourde, d’une chaîne légère et d’un sillon de liaison peptidique. Ces molécules peuvent être classées en trois classes principales : I, II et III. Cette classification repose principalement sur leurs caractéristiques structurelles, leur expression cellulaire et les types d’antigènes qu’elles présentent.

1.2.1 Molécules du CMH de classe I

Les molécules du CMH de classe I sont exprimées de manière ubiquitaire dans la quasi-totalité des cellules nucléées. Elles sont constituées d'une chaîne lourde (α) et d'une chaîne légère (β2-microglobuline), toutes deux codées par des gènes situés dans la région du CMH sur le chromosome 6. Leur sillon de liaison peptidique est formé par la chaîne lourde et peut se lier à de courts peptides hydrophiles dérivés de protéines intracellulaires.

1.2.2 Molécules du CMH de classe II

Les molécules du CMH de classe II sont principalement exprimées sur les cellules présentatrices d'antigènes (CPA), telles que les cellules dendritiques et les lymphocytes B. Elles sont constituées de deux chaînes lourdes (α et β) qui se combinent pour former un hétérodimère, ainsi que des composants de chaîne invariants associés. Le sillon de liaison peptidique des molécules du CMH de classe II est plus grand que celui de la classe I et peut accueillir des peptides hydrophiles plus longs dérivés de protéines extracellulaires.

1.2.3 Molécules du CMH de classe III

Les molécules du CMH de classe III fonctionnent principalement comme composants du système du complément et jouent un rôle dans la réponse immunitaire innée. Elles se distinguent structurellement des molécules du CMH de classe I et II et comprennent des protéines telles que les composants C4 et C2 du complément, ainsi que le récepteur 1 du facteur de nécrose tumorale (TNF).

1.3 Rôle des molécules du CMH dans la présentation des antigènes

Les molécules du CMH jouent un rôle d'intermédiaires essentiels entre les réponses immunitaires innée et adaptative en présentant les antigènes traités aux lymphocytes T. Ce processus déclenche une cascade d'événements conduisant à l'activation, à la prolifération et à la différenciation des lymphocytes T en cellules effectrices capables d'éliminer le pathogène envahissant.

Chapitre 2 : Internalisation, traitement et chargement des antigènes sur les molécules du CMH

2.1 Phagocytose et endocytose

Les antigènes peuvent pénétrer dans les cellules par deux mécanismes principaux : la phagocytose (pour les particules de grande taille) et l'endocytose (pour les antigènes plus petits). Ces processus conduisent à l'internalisation de vésicules contenant les antigènes, appelées phagosomes ou endosomes.

2.2 Dégradation protéolytique et chargement des peptides sur les molécules du CMH

Dans le phagosome/endosome, les antigènes subissent une dégradation protéolytique, entraînant la formation de peptides qui peuvent ensuite se lier aux molécules du CMH. Le processus de chargement de ces peptides sur les molécules du CMH est complexe et implique plusieurs enzymes et chaperons, garantissant la présentation appropriée des antigènes pour une activation efficace des lymphocytes T.

2.3 Contrôle qualité et processus d'édition

Le système immunitaire utilise une série de mécanismes de contrôle qualité pour garantir que seuls les peptides appropriés sont chargés sur les molécules du CMH. Ceci est essentiel pour maintenir l'auto-tolérance tout en permettant une présentation efficace des antigènes étrangers.

Chapitre 3 : Interactions entre les complexes du CMH et les lymphocytes T

3.1 Reconnaissance et activation des lymphocytes T CD4+ et CD8+

Une fois les peptides chargés sur les molécules du CMH, ils sont exposés à la surface cellulaire pour être reconnus par les lymphocytes T CD4+ (auxiliaires) et CD8+ (cytotoxiques). Cette reconnaissance se produit grâce à l'interaction entre le récepteur des lymphocytes T (TCR) et le complexe CMH-peptide, ce qui entraîne l'activation de ces lymphocytes T.

3.2 Co-stimulation et voies de signalisation

L'activation des lymphocytes T ne dépend pas uniquement de l'interaction entre le TCR et les complexes peptide-CMH. Les molécules co-stimulatrices jouent un rôle essentiel en fournissant des signaux secondaires qui améliorent l'activation, la prolifération et la différenciation des lymphocytes T. Cette double exigence de signal contribue à prévenir l'activation inappropriée des lymphocytes T auto-réactifs et à maintenir l'auto-tolérance.

3.3 Régulation et homéostasie

Le système immunitaire utilise divers mécanismes pour réguler l'équilibre entre l'activation, la prolifération et la différenciation des lymphocytes T. Ces processus de régulation sont essentiels au maintien de l'homéostasie et à la prévention de réponses immunitaires excessives ou prolongées susceptibles d'entraîner des lésions tissulaires et des maladies auto-immunes.

Chapitre 4 : Polymorphisme du CMH, implications pour les réponses immunitaires, la transplantation et l'auto-immunité

4.1 Polymorphisme du CMH et ses bases génétiques

Les molécules du CMH présentent un degré élevé de polymorphisme, avec de nombreux allèles codant pour différents sillons de liaison aux peptides. Cette diversité confère au système immunitaire la capacité de reconnaître un large éventail d'agents pathogènes et lui permet une plus grande adaptabilité face aux nouvelles menaces.

4.2 Implications pour les réponses immunitaires et la transplantation

Le polymorphisme du CMH a des implications profondes sur les réponses immunitaires, car la compatibilité entre les allèles du CMH du donneur et du receveur peut déterminer le succès ou l'échec d'une transplantation. Le défi consiste à trouver des correspondances appropriées pour minimiser le risque de rejet tout en assurant une protection immunitaire adéquate contre les agents pathogènes.

4.3 Rôle dans les maladies auto-immunes

Le polymorphisme du CMH joue également un rôle important dans la susceptibilité aux maladies auto-immunes, car certains allèles du CMH peuvent prédisposer les individus à développer des maladies auto-immunes spécifiques. Les mécanismes sous-jacents contribuant à cette association sont complexes et multifactoriels, impliquant à la fois des facteurs génétiques et environnementaux.

Conclusion

Le processus complexe de présentation des antigènes par les molécules du CMH constitue un élément fondamental de l'immunité adaptative. Comprendre la structure, la fonction et la régulation des protéines du CMH apporte des informations précieuses sur les mécanismes qui sous-tendent des réponses immunitaires efficaces contre les agents pathogènes tout en maintenant l'auto-tolérance. De plus, ces connaissances peuvent contribuer à l'élaboration de stratégies visant à améliorer les résultats des transplantations et à prendre en charge les maladies auto-immunes.